JPH0249569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧を検出し、パルス幅もしくは、
周期に変換するパルス発生回路に関する。

第１図は、従来の電圧をパルス幅に変換する、
パルス発生回路の回路図であり、特公昭53−
15378にて公知とされている回路とほとんど同等
である。１は電源であり電圧Vcを発生する。２
は抵抗器であり、コンデンサ３と共に充電回路を
形成している。４はコンデンサ３の両端に接続さ
れた放電トランジスタである。抵抗器５と、定電
圧素子の一つであるゼナーダイオード６と共に、
電圧Ｅなる基準電圧を発生している。７は、コン
デンサ３の充電電圧と、基準電圧を比較し、ハイ
又は、ローレベルを発生する比較回路である。こ
の回路は電源電圧Vcの変動によつて、比較回路
の、パルス幅が変化する特性を有している。

第２図は、第１図の回路の出力波形を示す図で
あり電源電圧Vcとパルス幅ｔとの関係を示てい
る。トランジスタ４に対して、τなる時間の入力
パルスが投入されるとコンデンサ３の電荷が放電
され、手き続き充電が開始されて比較回路７の出
力には、電源電圧応じたパルス幅の出力波形が生
じる。電源電圧Vcが高いV₁の時はコンデンサ３
への充電時間は速くて、比較回路７の出力のパル
ス幅ｔは、短いt₁となり、逆に電源電圧Vcが低
いV₂の時は、パルス幅はt₂となる。尚第１図の回
路では、トランジスタ４への入力時間τも、出力
波形の中に含まれるが、一般に充分小さい値であ
り特性に影響しない。

第３図は、第１図の回路の電源電圧Vc、基準
電圧Ｅ、パルス幅ｔの関係をグラフ化した図であ
る。ｘ軸には、ｘ＝Vc／Ｅを対数目盛にとつて
あり、コンデンサ３の値をＣ、抵抗器２の値をＲ
としこの時の時定数C.Rでパルス幅ｔを除した値
をｙ軸に、対数で目盛つてある。前記した放電時
間τはきわめて小さいので無視する。

この特性は次式(1)、(2)で表わされる。

ｙ＝ｔ／CR＝−ln（１−Ｅ／Vc） ……(1) ｘ＝Vc／Ｅ ……(2) ln＝自然対数 第３図の３１は、第１図に示した回路の特性曲
線であり、３２は、傾きが−２の特性で、Ｅを一
定値とした時、直線３２のVcとｔの関係は、次
式(3)で表わされる。

V² _c×ｔ＝α ……(3) αは、一定値である。

今、仮に抵抗値ｒなる抵抗器が存在し、これに
パルス幅ｔ、電圧Vcなる電圧が印加されたとす
ると、このときの電力Pwは、(4)式で与えられる。

Vc²×ｔ／ｒ＝Pw ……(4) (4)式は電力Pwを一定とすれば、(3)式と同等で
ある。すなわち、直線３２は、電力が一定の特性
を表わしている。特公昭53−15378も実はこの直
線３２に近い特性を得ることをねらつたものであ
つたが、実際は、特性曲線３１に見られる如く、
理想線とかけはなれている。直線３２と平行に近
似できる部分は、Ｐ点からＱ点でｘの値にして、
1.3から1.6の範囲である。

このような電力が一定な特性を以下では、加え
たエネルギーが一定となることから、等エネルギ
ー特性と呼ぶ。この等エネルギー特性は、いろい
ろな方面で必要とされている。例えば、発熱体へ
通電し感熱紙へ印刷する如きサーマルプリンタ等
の発熱体では、電源の変動に対し一定の濃度を得
るために、常に、ほぼ一定のエネルギを投入しな
くてはならない。近年マンガン乾電池によるサー
マルプリンタの駆動もなされているがこれにふさ
わしい駆動方法がない。

一例として第１図の回路で、発熱体の温度調節
を行なわせたとすると、マンガン電池の初期では
４本で約6.5（Ｖ）であるが、第３図のＰ点のｘ値
1.6とＱ点のｘ値1.3の比が電源電圧の比と等しい
電圧まで等エネルギ特性を持たせられるから、約
5.3（Ｖ）までしか等エネルギ特性を持たせられな
い。一般に乾電池の終止電圧は一セル当り1.1
（Ｖ）程度であるから、４本では、4.4（Ｖ）近辺
まで使用できる回路が必要である。上記第１図の
回路では、電圧が低くなると、逆にオーバーパワ
ーとなり、発熱体を破壊してしまう。

本発明の目的は、電源電圧の変化する電源を用
いて、ほぼ一定のエネルギを供給するための基準
となる信号を発生するパルス発生回路を提供する
ものであり、電源電圧の二乗に反比例に近似され
る、周期もしくはパルス幅を有するパルス発生回
路を提供するものである。

以下に本発明の詳細を述べる。第４図は、本発
明によりパルス発生回路の一実施例の回路図であ
る。４１は電源電圧Vcなる電源である。４２は
第一の分圧回路であり、第一の定電圧手段の一種
であるダイオード４６と、抵抗器４４及び抵抗器
４５との直列回路である。抵抗器４４と抵抗器４
５は可変抵抗器を用いることにより一つにするこ
とも可能である。抵抗器による分圧比は、抵抗器
４４の抵抗値をR₁抵抗器４５の抵抗値をR₂とす
ると、分圧比をｎとしてｎ＝R₂／（R1＋R2）で
表わされる。第一の定電圧手段には、ダイオード
等の電圧の低い素子が好ましい。このダイオード
４６の順方向電圧をVd、抵抗器４５，４６の分
圧比をｎとし、電源電圧をVcとすると、分圧点
４９の電位ｖ１は、次式(5)で表わされる。

v1＝nVc＋（１−ｎ）Vd ……(5) ４３は第二の分圧回路であり、第二の定電圧手
段の一種であるゼナーダイオード４７と抵抗器４
８との直列回路である。ゼナーダイオード４７の
定電圧値をVzとすると、第二の分圧回路４３の
分圧点５０の電位ｖ２は、次式で表わされる。

v2＝Vc−Vz ……(6) ５１，５２はそれぞれの分圧点に接続されたダ
イオードであり、ダイオード５１，５２によつて
結合回路を構成し、このダイオード５１，５２を
介して第一の分圧回路４２と第二の分圧回路４３
が結合され、この結合点５３に、調整用抵抗器５
４が接続されている。調整用抵抗器５４と電源の
一端との間に充電用コンデンサ５５が挿入されて
いる。ダイオード５１，５２は、第一の分圧回路
４２と第二の分圧回路の、どちらか高い方の電位
が選択されて、結合点５３に表われるようにし、
互いの電位の干渉がないように設けられたもので
ある。

前記第一の分圧回路４２、第二の分圧回路４
３、ダイオード５１，５２、調整用抵抗器５４、
コンデンサ５５とによつて充電回路を形成してい
る。５６は、コンデンサ５５に接続された放電ト
ランジスタであり、放電電流を制御する保護用の
抵抗器５７を介して、コンデンサ５５の両端を開
閉する。放電トランジスタ５６、抵抗器５７とに
よつて放電回路を形成している。又、前記充電回
路と合わせて充放電回路と呼ぶ。５８はコンデン
サ５５の充電レベルに応じてオン、オフする充電
レベル検出回路の一種であるトランジスタで、第
１図の比較回路７と同様の働きをする。トランジ
スタ５８のベースエミツタ間電圧（以下Vbeと略
す）が、基準電圧の役割をはたし、基準電圧Ｅ＝
07（Ｖ）程度である。

第５図は、分圧点４９の電位ｖ１と分圧点５０
の電位ｖ２と電源電圧Vcとの関係を示すグラフ
であり、横軸にVcを縦軸にv1：v2を目盛つてあ
る。一例として、ダイオード４６の電位は0.6
（Ｖ）、ｎ＝２／５、ゼナーダイオード４７の電圧は、 2.0（Ｖ）とした時のものである。５９はｖ１の特
性曲線であり、６０はｖ２の特性曲線である。電
源電圧Vcが高い時は、第一の分圧回路の方が高
く、逆にVcが低くなつてくると第二の分圧回路
の方が高くなるように、分圧回路の定数を決定す
ることができる。第４図の結合点５３には、ｖ１
もしくはｖ２の高い方が、ダイオード５１，５２
によつて選択されて出力される。この結合点５３
の電位をｖ３とすると、ｖ３は、ダイオード５
１，５２によつて、ｖ１，ｖ２より、0.3〜0.6
（Ｖ）程度低い電圧となるが、あらかじめ考慮し
ておけば良い。

第６図は、本発明によるパルス発生回路の出力
のパルス幅ｔの特性を示すグラフであり、第３図
と同一の目盛りを使用し、又同一物は同一番号で
示している。その時の特性は、第４図の調整用抵
抗器の値をＲ、コンデンサの値をＣとし、トラン
ジスタ５８のVbe＝基準電圧Ｅとすると次式(7)で
表わされる。

ｙ＝ｔ／C.R＝−ln（１−Ｅ／v3） ……(7) 上記(7)式と、(5)式、(6)式によつて特性が決ま
る。ｘ軸は、Vc／Ｅで目盛られていて、電源電
圧Vcとｔの関係が分かるようになつている。第
６図の６１は、本発明によるパルス発生回路の特
性曲線であり、６２は傾き−２の直線である。第
６図でも分かるように、直線６２に近似される範
囲は、Ｊ点からＫ点までであり、ｘ軸上の値で見
て大幅にその範囲が広がつている。６３は、第二
の分圧回路４３のみを使用した時の仮想線であ
る。第一の分圧回路４２によつて、電圧Vcが下
降しても急激に、パルス幅ｔが大きくならない特
性が付加される。基準電圧ＥはVbeであるから約
0.7（Ｖ）であり、ｘ値で5.2〜9.1の範囲を電圧に
置換すると、3.6（Ｖ）〜6.4（Ｖ）となり、この電
圧範囲で、本発明によるパルス発生回路は、等エ
ネルギ特性、すなわちパルス幅ｔが、電源電圧の
二乗に反比例する特性を有することになる。

このような電圧とパルス幅の関係は応用範囲が
広く、きわめて有用なものである。サーマルプリ
ンタ等の熱ヘツドのように多数の発熱体を制御す
るような機器では、一般に定電圧回路を用いてい
たが、乾電池等の限られた容量の電源では、エネ
ルギの損失が無視できない。本発明によるパルス
発生回路を用いて電源電圧に応じたパルス幅を用
いて、発熱体を制御することにより、簡略な定温
度制御を実現することができる。又、定電圧回路
のような損失がなく、省電力な、サーマルプリン
タの駆動方法が実現できる。又、本発明によるパ
ルス発生回路はプランジヤ等を用いる機器の省エ
ネルギ駆動に供することができる。

第７図は、本発明による他の実施例の回路図で
あり、第４図と同一物は同一番号で示している。
７１は、回路電源をオンオフするスイツチ手段で
あるトランジスタで、７２はその制御用トランジ
スタである。第一の分圧回路４２は、可変抵抗器
７３と、第一の定電圧手段の一種であるトランジ
スタ７４との直列回路である。可変抵抗器７３を
用いることにより、分圧点を移動し、特性を微妙
に調整することが可能である。第二の分圧回路４
３は、トランジスタ７５と、抵抗器７６及び抵抗
器７７とによつて、定電圧手段を構成している。
７８は、定電圧手段の電圧値を安定させる負荷抵
抗器である。トランジスタによる定電圧手段は、
抵抗器の一方（第７図では、抵抗器７７）に、可
変抵抗器を用いることにより、定電圧値を微妙に
調整することが可能である。

抵抗器７９及びゼナーダイオード８０により基
準電圧Ｅを作り出している。８１は第１図の７と
同様の、電圧比較回路であり、コンデンサ５５の
充電電位と基準電圧Ｅの比較を行う。上記電圧比
較回路８１と抵抗器７９とゼナーダイオード８０
とで充電レベル検出回路を構成している。８２は
インバータでありこの出力はコンデンサ８３によ
つて遅延され、トランジスタ５６に伝達される。

第７図のパルス発生回路は、電源の二乗にほぼ
反比例する周期を有する発振回路であり、動作原
理を以下に詳述する。トランジスタ７２がオン
し、スイツチ手段であるトランジスタ７１がオン
し、電源が供給されると、分圧回路４２、もしく
は分圧回路４３を通して、コンデンサ５５に充電
が開始される。充電電位が基準電Ｅを越えた瞬
間、電圧比較回路８１の出力は、ハイレベルから
ローレベルに転じ、これがインバータ８２によつ
て反転されて、トランジスタ５６に伝達され、ト
ランジスタ５６がオンし、コンデンサ５５が放電
される。このため電圧比較回路８１は、ローレベ
ルからハイレベルに転じ、これがまたインバータ
８２により反転されて、トランジスタ５６に伝達
され、トランジスタ５６がオフし、コンデンサへ
の充電が開始される。コンデンサ８３は、トラン
ジスタ５６のオン時間を延長し、コンデンサ５５
の放電時間を確保するために設けられている。こ
のような繰り返しにより、第７図によるパルス発
生回路は、発振回路となる。この発振回路の周期
をＴとすると、周期Ｔは第４図に示した本発明に
よるパルス発生回路のパルス幅ｔとほとんど同じ
電圧特性を有し、電源電圧の二乗にほぼ反比例す
る特性を有する。このような特性の発振回路は、
等エネルギ特性を必要とする機器の基準信号源と
することができる。

第８図は、本発明によるパルス発生回路の、充
放電回路部分の他の実施例の回路図である。第４
図と同一物は同一番号で示している。第二の分圧
回路４３の定電圧手段にダイオード９１の複数の
直列回路を用いている、９２はサーミスタであ
り、温度特性を顕著にしたい場合、調整用抵抗器
５４と共に用いることにより、パルス幅もしくは
周期を、温度の上昇によつて、小さくすることが
できる。一般に、トランジスタやダイオードの温
度特性によつてもある程度の温度によるパルス発
生回路の特性の変化が可能である。

以上に詳述した如く、本発明によるパルス発生
回路は、きわめて安価にして簡略な回路により、
電源電圧の二乗に反比例する特性に近い、パルス
幅もしくは周期を有し、サーマルプリンタ等の駆
動のための基準信号に有用であるほか、一定温度
制御を必要とする機器に応用することが可能であ
り、きわめて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のパルス発生回路の回路図であ
り、１は電源、２は抵抗器、３はコンデンサ、６
はゼナーダイオード、７は比較回路を示してい
る。第２図は、第１図に示した従来のパルス発生
回路の出力波形を示す図である。第３図は、第１
図の回路の電源電圧Vc、基準電圧Ｅ、パルス幅
ｔの関係をグラフ化した図でありｘ軸にはｘ＝
Vc／Ｅを、ｙ軸にはｙ＝ｔ／CRをそれぞれ対数
で目盛つてある。第４図は本発明によるパルス発
生回路の一実施例の回路図であり、４１は電源、
４２は第一の分圧回路、４３は第二の分圧回路、
５５はコンデンサ、４６は第一の定電圧手段であ
るダイオード、４７は第二の定電圧手段であるゼ
ナーダイオード、５８は比較回路の一種であるト
ランジスタをそれぞれ示している。第５図は、第
４図の回路図の分圧回路４２の分圧点の電位ｖ１
と分圧回路４３の分圧点の電位ｖ２と、電源電圧
Vcとの関係を示すグラフであり、６１は第一の
分圧回路４２の電位を、６２は第二の分圧回路４
３の電位をそれぞれ示している。第６図は、本発
明によるパルス発生回路の特性を示すグラフであ
り、第３図と同様の目盛りを使用している。６１
は、本発明によるパルス発生回路の特性曲線であ
る。第７図は本発明によるパルス発生回路の他の
実施例であり、トランジスタ７５、抵抗器７６，
７７によつて定電圧手段を形成している。比較回
路８０にインバータ８１を接続し、この出力を放
電用のトランジスタに帰還し、発振回路を形成し
ている。第８図は本発明によるパルス発生回路の
充放電回路の他の実施例であり、ダイオード９１
を複数個直列に接続して定電圧手段を形成してい
る。９２はサーミスタである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コンデンサの充放電時間を基本とする周期も
   しくはパルス幅を有するパルス発生回路に於い
   て、該パルス発生回路は、電源の端子間に挿入さ
   れた第１の分圧回路と第２の分圧回路を備え、前
   記第１の分圧回路は、電源の−（マイナス）端子
   に接続した第１の定電圧手段と該定電圧手段の他
   端に接続した第１の抵抗器との直列回路からな
   り、前記第２の分圧回路は、電源の＋（プラス）
   端子に接続した第２の定電圧手段と該第２の定電
   圧手段の他端に接続した第２の抵抗器との直列回
   路からなり、前記第１の分圧回路中の任意の分圧
   点と、前記第２の分圧回路中の任意の分圧点とを
   ダイオードを介して結合し前記第１の分圧回路の
   分圧点と前記第２の分圧回路の分圧点のうち電圧
   の高い方の分圧点の電圧を出力する結合回路と、
   該結合回路中の任意の点と前記電源の一端との間
   に挿入した前記コンデンサと、該コンデンサに並
   列に接続した放電回路と、前記コンデンサの充電
   レベルを検出し前記充電レベルに応じてオンオフ
   することによりパルスを出力する充電レベル検出
   回路とからなり、該充電レベル検出回路の出力の
   特性は前記電源の電圧の二乗に概略反比例するパ
   ルス幅もしくは周期を有することを特徴とするパ
   ルス発生回路。 ２ 前記パルス発生回路はサーマルプリンタの印
   字用発熱体制御に用いられるものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第一項記載のパルス発生
   回路。